(57)【要約】【課題】活性層の量子井戸層に大きな圧縮歪を付与しなくても広変調帯域特性のさらなる向上を図ることができる半導体レーザを提供する。【解決手段】基板１１と、基板１１上に設けられた第一のＳＣＨ層１４ａと、第一のＳＣＨ層１４ａ上に設けられて量子井戸層１５ａと障壁層１５ｂとを有する活性層１５と、活性層１５上に設けられた第二のＳＣＨ層１４ｂと、第二のＳＣＨ層１４ｂ上に設けられたガイド層１６と、ガイド層１６上に設けられたクラッド層１７と、クラッド層１７上に設けられたキャップ層１８とを備えているリッジ導波路型のＤＦＢレーザ１０において、量子井戸層１５ａの厚さが、１０〜２５ｎｍであると共に、ガイド層１６が、量子井戸層１５ａの第二量子準位の波長帯域の波長１．３１μｍに対応する回折格子１６ａを有している。【選択図】図１
2010165708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた第一のセパレート−コンファインメント  ヘテロストラクチャ（ＳＣＨ）層と、
前記第一のＳＣＨ層上に設けられて量子井戸層と障壁層とを有する活性層と、
前記活性層上に設けられた第二のＳＣＨ層と、
前記第二のＳＣＨ層上に設けられたガイド層と、
前記ガイド層上に設けられたクラッド層と、
前記クラッド層上に設けられたキャップ層と
を備えている半導体レーザにおいて、
前記活性層の前記量子井戸層の厚さが、１０〜２５ｎｍであると共に、
前記ガイド層が、前記活性層の前記量子井戸層の第二量子準位の波長帯域の波長に対応する回折格子を有している
ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
前記活性層の前記量子井戸層が、圧縮歪率１％以下である
ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体レーザにおいて、
前記活性層の前記量子井戸層の数が、１〜６である
ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体レーザにおいて、
前記活性層の前記障壁層のバンドギャップ波長が、０．９６〜１．０５μｍである
ことを特徴とする半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ通信や光情報処理等に利用される半導体レーザに関し、特に、高速直接変調帯域の場合に利用すると有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
メトロエリアやアクセス系のネットワークにおいては、急激に増大する伝送容量に対応するため、２．５Ｇｂ／ｓ又は１０Ｇｂ／ｓの高速伝送サービスが行われている。このような高速伝送サービスを提供するには、低コストのネットワークを構築することが重要になる。
【０００３】
また、近年、広い温度範囲で高速動作する高温特ディストリビューテッド  フィードバック（Distributed feedback ：ＤＦＢ）レーザが開発されている。この高温特ＤＦＢレーザ（例えば、ＩｎＧａＡｌＡｓを活性層とするＤＦＢレーザ）は、従来のレーザ（例えば、ＩｎＧａＡｓＰを活性層とするレーザ）に比べて、高温での電子のオーバフローが少なく、１００℃以上の雰囲気中でも良好なオープン−アイ（open-eye）特性（１０Ｇｂｐｓ変調）を有している。
【０００４】
このような上記ＤＦＢレーザを利用することにより、温度調整（温調）の不要な光トランシーバモジュールを提供することができ、光トランシーバモジュールの低消費電力化や低コスト化や小型化を推進することが可能となった。つまり、光トランシーバモジュール等のデバイスの性能向上が、低コストのネットワークの構築に大きく寄与するのである。
【０００５】
例えば、リッジ導波路型の上記ＤＦＢレーザは、第一量子準位の波長帯域に対応させた波長１．３１μｍに相当する間隔の回折格子を有すると共に、素子長をＬとし、結合係数をκとすると、κＬが２となっている。
【０００６】
また、活性層を構成する量子井戸層は、バンドギャップ波長１．３１μｍを第一量子準位の波長帯域に対応させて有すると共に、厚さが６ｎｍ（６ｎｍ超になると、第一量子準位の波長帯域が狭くなって利得飽和を起こし、十分な利得を得にくくなってしまう。）、井戸数が７（６以下になると、光閉じ込め係数が低下して、十分な利得を得にくくなってしまう。）、圧縮歪が１．４％となっている。
【０００７】
そして、量子井戸層と共に活性層を構成する障壁層は、バンドギャップ波長が０．９５μｍ（量子井戸層の厚さが薄いため、厚い場合よりも量子準位が上昇してしまうことから、障壁層のバンドギャップ波長が０．９５μｍ超になると、高温でキャリアが漏れやすくなってしまう。／例えば、下記特許文献１等参照）、厚さが８ｎｍ、引張歪が０．６％となっている。
【０００８】
このようなリッジ導波路型の上記ＤＦＢレーザにおいては、電流をリッジの頂上から注入すると、リッジによって狭窄された電流が当該リッジの直下の活性層に注入されて、第一量子準位の波長帯域に対応させた波長１．３１μｍ近傍で利得が発生し、回折格子に対応した波長１．３１μｍのレーザを発振することができる。
【０００９】
ところで、半導体レーザは、変調感度特性に共振状ピークを有すると共に、変調周波数の増加に伴って、変調度が急激に低下する特性を有することから、その変調帯域によって、光ファイバ通信の伝送容量を制限してしまう。この半導体レーザの変調帯域は、一般的に、変調感度が低周波領域の感度に比べて３ｄＢ低下する周波数ｆ3dBをパラメータに用いて表されている。この周波数ｆ3dBは、半導体レーザの直接変調の上限を示す目安となっている。
【００１０】
従来の上記ＤＦＢレーザにおいては、活性層の量子井戸層を比較的大きい圧縮歪率（約１．４％）とすることにより、２５℃（常温）における周波数ｆ3dBを１６ＧＨｚ、９５℃（高温）における周波数ｆ3dBを１２ＧＨｚとし、常温から高温までの周波数ｆ3dBを１０ＧＨｚ以上とする広変調帯域特性を得るようにしている。
【００１１】
なぜなら、活性層の量子井戸層の圧縮歪率が１．２％程度であると、９５℃（高温）における周波数ｆ3dBが１１ＧＨｚとなり、活性層の量子井戸層の圧縮歪率が０．９％程度であると、９５℃（高温）における周波数ｆ3dBが９ＧＨｚとなり、高温及び広帯域において十分な変調特性を得ることが難しくなってしまうからである。
【００１２】
しかしながら、活性層の量子井戸層の圧縮歪率を大きくすると、Ａｌの組成割合が多くなって、欠陥密度が高くなってしまい、長期信頼性が低下してしまう（例えば、下記特許文献２等参照）。これは、ＰＬ強度が低下すると共に、非発光再結合密度が増加することにより、長期信頼性試験において、量子井戸層に蓄積された欠陥が摩耗故障の発生時間を早めてしまうためと考えられる。
【００１３】
他方、量子井戸層のＡｌの組成割合を少なくすると、量子井戸層が圧縮歪から伸張歪となって、レーザの偏波面がＴＥ偏波からＴＭ偏波となってしまうことから、偏波依存性を有するすべての光部品をＴＭ偏波に対応させるようにする必要が生じてしまう。
【００１４】
このため、活性層の量子井戸層は、長期信頼性の観点から、レーザをＴＥ偏波発振できる範囲内で圧縮歪を小さくすることが求められる一方、広変調帯域特性の観点から、圧縮歪を大きくすることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−１８６４００号公報
【特許文献２】特開２００５−１７５２９５号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】K. Nakahara et. al., "40-Gb/s direct module with extinction ratio operation of 1.3-μm InGaAlAs multiquantum well ridge waveguide distributed feedback lasers", IEEE Photon. Tech. Lett., vol.19, no.19, pp.1436-1438, 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、前記周波数ｆ3dBは、緩和振動周波数ｆrに比例（約１．５５倍）する。よって、緩和振動数ｆrを高めることは、前記周波数ｆ3dBを高めることの目安となる。緩和振動は、誘導放出を介してキャリア及び光子密度が変動することによって発生するものである。この緩和振動周波数ｆrは、下記の式（１）で表すことができる。
【００１８】
ｆr＝（１／２π）［√｛Ｓ0（∂ｇ／∂Ｎ）／τp｝］      （１）
ただし、Ｓ0は光子密度、Ｎはキャリア密度、（∂ｇ／∂Ｎ）は微分利得、τpは光子寿命時間である。
【００１９】
上記式（１）からわかるように、緩和振動周波数ｆrを高める、すなわち、高速化を図るには、ａ）光子寿命時間τpの低減、ｂ）光子密度Ｓ0の増加、ｃ）微分利得（∂ｇ／∂Ｎ）の増加、の３つのパラメータの改善を図ることが有効である。
【００２０】
上記ａ）光子寿命時間τpの低減は、光損失を増加させること（内部損失の増加、素子長の低減、端面反射率の低減等）により実現することができる。例えば、１００μｍの素子長Ｌ、２５℃の雰囲気温度において、前記周波数ｆ3dBが２９Ｇｂ／ｓとなる特性を示す直接変調半導体レーザが近年報告されている（例えば、上記非特許文献１等参照）。しかしながら、この直接変調半導体レーザは、素子長Ｌが短いため、ＯＮ時の抵抗が若干高く（１０Ω程度）なってしまい、放熱性に難点を生じてしまう。
【００２１】
上記ｂ）光子密度Ｓ0の増加は、光出力を増加させること（高出力レーザの作製等）により実現することができる。しかしながら、高速性を保ちつつ光出力を増加させることは非常に難しい。
【００２２】
上記ｃ）微分利得（∂ｇ／∂Ｎ）の増加は、キャリア密度Ｎを低下させることにより実現することができる。ここで、キャリア密度による波長と利得との関係（利得の波長依存性）を図５に示す。図５からわかるように、利得は長波長側から大きくなり、キャリア密度が増加するほど短波長側の利得が大きくなっている。
【００２３】
また、図５の波長（i）〜（iii）におけるキャリア密度と利得との関係（利得のキャリア密度依存性）を図６に示す。図６からわかるように、キャリア密度が増加するにしたがって、利得は増加するものの、その増加量は徐々に少なくなるというサブリニア（上に凸）な特性を有している。この特性の傾き（微分利得）は、キャリア密度が低いほど大きいと共に、長波長側よりも短波長側が大きくなっている。
【００２４】
よって、上記ｃ）微分利得（∂ｇ／∂Ｎ）の増加は、閾値電流の低減や発振波長の短波長化等により実現することができるものの、第一量子準位の波長帯域の波長（i），（ii）では改善効果が小さく、例えば、９５℃（高温）における周波数ｆ3dBを２５ＧＨｚ以上に向上させることは難しく、広変調帯域特性の大幅な改善が期待できない。
【００２５】
本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、活性層の量子井戸層に大きな圧縮歪を付与しなくても広変調帯域特性のさらなる向上を図ることができる半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前述した課題を解決するための、本発明に係る半導体レーザは、基板と、前記基板上に設けられた第一のセパレート−コンファインメント  ヘテロストラクチャ（ＳＣＨ）層と、前記第一のＳＣＨ層上に設けられて量子井戸層と障壁層とを有する活性層と、前記活性層上に設けられた第二のＳＣＨ層と、前記第二のＳＣＨ層上に設けられたガイド層と、前記ガイド層上に設けられたクラッド層と、前記クラッド層上に設けられたキャップ層とを備えている半導体レーザにおいて、前記活性層の前記量子井戸層の厚さが、１０〜２５ｎｍであると共に、前記ガイド層が、前記活性層の前記量子井戸層の第二量子準位の波長帯域の波長に対応する回折格子を有していることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明に係る半導体レーザは、上述した半導体レーザにおいて、前記活性層の前記量子井戸層が、圧縮歪率１％以下であることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係る半導体レーザは、上述した半導体レーザにおいて、前記活性層の前記量子井戸層の数が、１〜６であることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係る半導体レーザは、上述した半導体レーザにおいて、前記活性層の前記障壁層のバンドギャップ波長が、０．９６〜１．０５μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る半導体レーザによれば、活性層の量子井戸層の厚さが、１０〜２５ｎｍであることから、活性層の量子井戸層の第一量子準位の波長帯域を狭くする一方、第二量子準位の波長帯域を広げて、高い微分利得を得ることができるので、活性層の量子井戸層に大きな圧縮歪を付与しなくても広変調帯域特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る半導体レーザの主な実施形態の概略構造を表す一部破断斜視図である。
【図２】図１の活性層の概略構造を表す抽出拡大図である。
【図３】図１の半導体レーザの動作電流と光出力との関係（光出力の動作電流依存性）を表すグラフである。
【図４】図１の半導体レーザ及び従来の半導体レーザの２５℃（常温）における高速周波数特性を表すグラフである。
【図５】キャリア密度による波長と利得との関係（利得の波長依存性）を表すグラフである。
【図６】図５の波長（i）〜（iii）におけるキャリア密度と利得との関係（利得のキャリア密度依存性）を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明に係る半導体レーザの主な実施形態を図１〜６に基づいて説明する。図１は、半導体レーザの概略構造を表す一部破断斜視図、図２は、図１の活性層の概略構造を表す抽出拡大図、図３は、図１の半導体レーザの動作電流と光出力との関係（光出力の動作電流依存性）を表すグラフ、図４は、図１の半導体レーザ及び従来の半導体レーザの２５℃（常温）における高速周波数特性を表すグラフ、図５は、キャリア密度による波長と利得との関係（利得の波長依存性）を表すグラフ、図６は、図５の波長（i）〜（iii）におけるキャリア密度と利得との関係（利得のキャリア密度依存性）を表すグラフである。なお、本発明は、図面に基づいて以下に説明する実施形態のみに限定されるものではない。
【００３３】
図１に示すように、半導体であるｎ−ＩｎＰからなる基板１１（素子長Ｌ：２００μｍ）上には、ｎ−ＩｎＰからなるバッファ層１２が設けられている。バッファ層１２上には、第一のｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａが設けられている。第一のｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａ上には、ｉ−ＩｎＧａＡｌＡｓからなる第一のセパレート−コンファインメント  ヘテロストラクチャ（Separate-confinement heterostructure：ＳＣＨ）層１４ａ（バンドギャップ波長：０．９５μｍ）が設けられている。
【００３４】
前記第一のＳＣＨ層１４ａ上には、ＩｎＧａＡｌＡｓからなる活性層１５が設けられており、当該活性層１５は、図２に示すように、ＩｎＧａＡｌＡｓからなる量子井戸層１５ａ（バンドギャップ波長：１．３１μｍ、厚さ：１２．５ｎｍ、圧縮歪：０．９％）と、前記基板１１に対して格子整合するＩｎＧａＡｌＡｓからなる障壁層１５ｂ（バンドギャップ波長：１．００μｍ、厚さ：１０ｎｍ、引張歪：０．７％）とを交互に複数積層した構造（障壁層１５ｂ：５層、量子井戸層１５ａ：４層）となっている。
【００３５】
図１に示すように、前記活性層１５上には、ｉ−ＩｎＧａＡｌＡｓからなる第二のＳＣＨ層１４ｂ（バンドギャップ波長：０．９５μｍ）が設けられている。第二のＳＣＨ層１４ｂ上には、第二のｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｂが設けられている。第二のｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｂ上には、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなるガイド層１６（バンドギャップ波長：１．１μｍ）が設けられている。
【００３６】
前記ガイド層１６上には、ｐ−ＩｎＰからなるクラッド層１７がリッジ形状をなすようにして設けられている。このクラッド層１７と接触するガイド層１６の面には、第二量子準位の波長帯域に対応させた波長１．３１μｍに相当する間隔の回折格子１６ａ（κＬ＝２）が形成されている。上記クラッド層１７上には、ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰからなるキャップ層１８が設けられている。
【００３７】
このようなリッジ型のレーザエピタキシャル膜の前記キャップ層１８の上面（リッジの頂上）を除いた部分の表面、すなわち、前記ガイド層１６の露出する上面と前記クラッド層１７及び前記キャップ層の側面（リッジの側面）とには、ＳｉＯ2からなる絶縁膜１９が設けられている。
【００３８】
上記レーザエピタキシャル膜の前記基板１１の裏面には、ｎ型電極２１が設けられている。上記レーザエピタキシャル膜の前記キャップ層１８の上面（リッジの頂上）及び前記絶縁膜１９上には、ｐ型電極２２が設けられている。前記各部分１１〜２２の一方の端面側には、反射率０．１％以下のＡＲ膜２４が設けられている。上記各部分１１〜２２の他方の端面側には、反射率８０％以上のＨＲ膜２５が設けられている。なお、図１中、２３はｐ型電極パッドである。
【００３９】
つまり、本実施形態に係るリッジ導波路型のＤＦＢレーザ１０においては、前記活性層１５の前記量子井戸層１５ａの厚さを１２．５ｎｍと従来よりも厚くすることにより、第一量子準位の波長帯域を狭くする一方、第二量子準位の波長帯域を広げて、広変調帯域特性を向上させるようにしたのである。この理由を以下に説明する。
【００４０】
従来の一般的なリッジ導波路型のＤＦＢレーザにおいては、第一量子準位の波長帯域の波長でレーザ動作することから、キャリア密度による波長と利得との関係（利得の波長依存性）を表す図５からわかるように、第一量子準位の波長帯域（ｎ＝１）が狭いと、初めに、キャリアを活性層の量子井戸層に注入したときに、第一量子準位の波長帯域（ｎ＝１）の波長で利得が生じるものの、引き続いて、キャリアをさらに注入したときに、第二量子準位の波長帯域（ｎ＝２）の波長で生じる利得が増加して、第一量子準位の波長帯域（ｎ＝１）の波長で生じる利得がほとんど増加しなくなってしまい、電流を注入してもレーザ発振に必要な第一量子準位の波長帯域（ｎ＝１）の波長の利得に寄与しなくなってしまう。
【００４１】
このために、従来の一般的なＤＦＢレーザにおいては、第一量子準位の波長帯域（ｎ＝１）を広くする一方、第二量子準位の波長帯域（ｎ＝２）を狭くして、第二量子準位の波長帯域（ｎ＝２）の波長で利得を生じないように、活性層の量子井戸層の厚さを６ｎｍ程度にしていた。
【００４２】
しかしながら、上記図５からわかるように、利得は、第一量子準位の波長帯域（ｎ＝１）で飽和しても、第二量子準位の波長帯域（ｎ＝２）で大きくすることができる、すなわち、微分利得（∂ｇ／∂Ｎ）は、第一量子準位の波長帯域（ｎ＝１）よりも第二量子準位の波長帯域（ｎ＝２）で大幅に大きくすることができる。
【００４３】
つまり、キャリア密度と利得との関係（利得のキャリア密度依存性）を表す図６からわかるように、第二量子準位の波長領域（ｎ＝２）の波長（iii）のレーザを発振する本実施形態に係るリッジ導波路型のＤＦＢレーザ１０のレーザ発振開始時点（図６中、破線）における微分利得（図６中、点（ｃ）における利得特性の傾き）は、第一量子準位の波長領域（ｎ＝１）の波長（i），（ii）のレーザを発振する従来のリッジ導波路型のＤＦＢレーザのレーザ発振開始時点（図６中、破線）における微分利得（図６中、点（ａ），（ｂ）における利得特性の傾き）よりも大きいのである。
【００４４】
そこで、本発明者らは、この点に着目し、活性層の量子井戸層の厚さを１０〜２５ｎｍと従来よりも厚くすることにより、第一量子準位の波長帯域（ｎ＝１）を狭くして、微分利得（∂ｇ／∂Ｎ）が大きくなる第二量子準位の波長帯域（ｎ＝２）を積極的に利用できるようにして、高い利得を得られるようにしたのである。
【００４５】
これにより、本実施形態に係るリッジ導波路型のＤＦＢレーザ１０においては、前記ｎ型電極２１と前記ｐ型電極２２との間に電圧を印加してリッジの頂上から電流を注入すると、当該リッジによって狭窄された電流が当該リッジの直下の活性層１５に効率よく注入されて、第二量子準位の波長帯域（ｎ＝２）に対応させた波長１．３１μｍ近傍で利得が発生し、前記回折格子１６ａに対応した波長１．３１μｍのレーザを発振することができるので、高温でも２５ＧＨｚ以上の帯域を有する広変調帯域で動作させることができる。
【００４６】
したがって、本実施形態に係るリッジ導波路型のＤＦＢレーザ１０によれば、前記活性層１５の前記量子井戸層１５ａに大きな圧縮歪を付与しなくても、広変調帯域特性のさらなる向上を図ることができる。
【００４７】
また、前記活性層１５の前記量子井戸層１５ａに大きな圧縮歪を付与しなくても、広変調帯域特性のさらなる向上を図ることができることから、当該量子井戸層１５ａに付与する圧縮歪率を比較的小さくする（１％以下）又は歪をなくす（０％）ことができるので、長期信頼性を向上させることができる。
【００４８】
また、前記活性層１５の前記量子井戸層１５ａの厚さを１２．５ｎｍ（１０〜２５ｎｍ）と厚くしたことから、当該量子井戸層１５ａの数を従来よりも少なくしても（１〜６）、光閉じ込め係数を低下させることがなく、十分な利得を得ることができるので、当該量子井戸層１５ａの削減に伴って前記障壁層１５ｂの数も従来よりも少なくすることができ、キャリアの注入効率を向上させることができる。
【００４９】
また、前記活性層１５の前記量子井戸層１５ａの厚さを１２．５ｎｍ（１０〜２５ｎｍ）と厚くすることにより、第一量子準位の波長帯域を狭くする一方、第二量子準位の波長帯域を広げて、広変調帯域特性を向上させるようにした、すなわち、量子準位の上昇を抑制しながらも高温における変調帯域の劣化を抑制することができるようにしたことから、当該活性層１５の前記障壁層１５ｂのバンドギャップ波長を従来よりも大きくすることができるので（０．９６〜１．０５μｍ）、高温でのキャリアの漏れを抑制しながらもキャリアの注入効率を向上させることができる。
【００５０】
また、素子長Ｌを短くすることなく広変調帯域特性のさらなる向上を図ることができるので、ＯＮ時の素子抵抗を従来と同じにすることができ、従来と同様な放熱性を保つことができる。
【００５１】
なお、前記回折格子１６ａによる第一量子準位の波長帯域（ｎ＝１）の利得損失量と前記活性層１５の前記量子井戸層１５ａの圧縮歪率の低減に伴う利得低下量との合計量は、第二量子準位の波長帯域（ｎ＝２）の波長でのレーザ発振によって生じた大きな利得増加量よりも少ないため、特に問題を生じることはない。
【００５２】
ここで、上記ＤＦＢレーザ１０の動作電流と光出力との関係（光出力の動作電流依存性）を図３に示す。図３からわかるように、閾値電流が１９ｍＡとなり、従来よりも若干大きくなったものの、２０ｍＷ以上の光出力を得ることができ、高出力特性を発現できることが確認された。なお、ＯＮ時の抵抗は、約６Ωであった。
【００５３】
また、上記ＤＦＢレーザ１０及び従来の一般的なリッジ導波路型のＤＦＢレーザの２５℃（常温）における高速周波数特性を図４に示す。図４からわかるように、従来の一般的なリッジ導波路型のＤＦＢレーザは、前記周波数ｆ3dBが１６ＧＨｚであったのに対し、上記ＤＦＢレーザ１０は、前記周波数ｆ3dBが２９ＧＨｚであった。さらに、上記ＤＦＢレーザ１０は、９５℃（高温）における前記周波数ｆ3dBが２６ＧＨｚであった。よって、上記ＤＦＢレーザ１０は、常温から高温にかけて２５ＧＨｚ以上の広変調帯域特性を実現できることが確認され、トレランスが高く、デバイス作製の歩留まりを向上できると認められる。
【００５４】
また、上記ＤＦＢレーザ１０の一定出力（８ｍＷ）での長期信頼性試験を行ったところ、２０００時間における相対電流増加が、従来の一般的なリッジ導波路型のＤＦＢレーザの約１／２となった。よって、上記ＤＦＢレーザ１０は、長期信頼性を大幅に改善できることが確認された。
【００５５】
なお、前記活性層１５の前記量子井戸層１５ａの厚さは、１０ｎｍ未満であると、広変調帯域特性の向上を図るにあたって、当該量子井戸層に大きな圧縮歪を付与しなければならなくなってしまい、２５ｎｍを超えると、量子井戸構造にならずにバルク構造になってしまうことから、１０〜２５ｎｍが適切である。
【００５６】
また、前記活性層１５の前記量子井戸層１５ａは、圧縮歪率が１％を超えると、長期信頼性の低下を引き起こしやすくなるため、圧縮歪率が１％以下であると好ましい。ここで、圧縮歪率が０％、すなわち、歪がないと、長期信頼性の観点から非常に好ましい。
【００５７】
また、前記活性層１５の前記量子井戸層１５ａは、その数が６を超える、すなわち、前記障壁層１５ｂの数が７を超えると、前記活性層１５の総体積が大きくなり過ぎて、注入するキャリアが多量に必要になって、閾値電流の上昇を招いてしまうことから、その数が１〜６、すなわち、前記障壁層１５ｂの数が２〜７であると好ましい。
【００５８】
また、前記活性層１５の前記障壁層１５ｂは、バンドギャップ波長が、０．９６μｍ未満であると、キャリアの注入効率の向上が小さく、１．０５μｍを超えると、キャリアの閉じ込め効果が低下してしまうことから、０．９６〜１．０５μｍであると好ましい。
【００５９】
ところで、上述した実施形態においては、ＩｎＧａＡｌＡｓからなる量子井戸層１５ａ及びＩｎＧａＡｌＡｓからなる障壁層１５ｂを適用した場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、量子井戸層／障壁層を、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰとしても、上述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００６０】
また、上述した実施形態においては、前記ＳＣＨ層１４ａ，１４ｂのバンドギャップ波長を０．９５μｍとしたが、本発明はこれに限らず、一般的なＤＦＢレーザのＳＣＨ層に適用されるバンドギャップ波長であれば、上述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００６１】
また、上述した実施形態においては、一方の端面側にＡＲ膜２４を設ける一方、他方の端面側にＨＲ膜２５を設けることにより、一方の端面側からレーザ光を取り出すようにした場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、一方の端面側にＡＲ膜を設けると共に、他方の端面側にもＡＲ膜を設けることにより、両方の端面側からレーザ光を取り出すようにすることも可能である。
【００６２】
また、上述した実施形態においては、リッジ導波路型の場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、埋め込み導波路型（ｐ−型又はｎ−型のＩｎＰ層、半絶縁性のＩｎＰ層）の場合であっても、上述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る半導体レーザは、活性層の量子井戸層に大きな圧縮歪を付与しなくても広変調帯域特性を向上させることができるので、光ファイバ通信や光情報処理等の産業を始めとして、各種の産業に極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  ＤＦＢレーザ
１１  基板
１２  バッファ層
１３ａ  第一のｎ−ＩｎＡｌＡｓ層
１３ｂ  第二のｎ−ＩｎＡｌＡｓ層
１４ａ  第一のＳＣＨ層
１４ｂ  第二のＳＣＨ層
１５  活性層
１５ａ  量子井戸層
１５ｂ  障壁層
１６  ガイド層
１６ａ  回折格子
１７  クラッド層
１８  キャップ層
１９  絶縁膜
２１  ｎ型電極
２２  ｐ型電極
２３  ｐ型電極パッド
２４  ＡＲ膜
２５  ＨＲ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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